DE102020113128A1 - Bearing arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung befasst mit einer aus einer Welle und einem Wälzlager gebildeten Lageranordnung, insbesondere mit der Verbindung von Wälzlager und Welle. Dazu wird eine Lageranordnung angegeben, die ein Wälzlager 1, welches aus einem, von einer axialen Bohrung 9 vollständig durchzogenen inneren Lagerring 2, einem äußeren Lagerring 3 und zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 auf von den Lagerringen 2, 3 bereitgestellten Laufbahnen 5 abrollenden Wälzkörpern 4 umfasst, wobei zumindest der innere Lagerring 2 wenigstens zwei Segmente 13 umfasst, die radial teilbar sind, und wobei eine Welle 10, welche die axiale Bohrung 9 des inneren Lagerrings 2 durchdringt und mit dem inneren Lagerring 2 eine drehfeste Verbindung bildet, wenn der innere Lagerring 2 mit der Welle 10 verbunden ist. Um die Verbindung zwischen Welle 10 und innerem Lagerring 2 zur verbessern, hat die Welle 10 in einem axialen Bereich 11, der zur Aufnahme des Wälzlager sbestimmt ist, einen einheitlich großen Durchmesser D1, und die axiale Bohrung 9 an ihren axialen Enden 8.3, 8.4 einen Durchmesser D2, der größer dem Durchmesser D3 der axialen Bohrung 9 mittig zwischen deren axialen Enden 8.3, 8.4 ist. Alternativ dazu kann die axiale Bohrung 9 einen einheitlich großen Durchmesser D1' haben und der axiale Bereich 11 der Welle 10, welcher zur Aufnahme des Wälzlagers 1 bestimmt ist, an seinen axialen Enden 8.85, 8.6 einen Durchmesser D2' hat, der kleiner dem Durchmesser D3' zwischen diesen axialen Enden 8.5, 8.6 ist.The invention relates to a bearing arrangement formed from a shaft and a roller bearing, in particular with the connection of roller bearing and shaft. For this purpose, a bearing arrangement is specified which comprises a roller bearing 1, which consists of an inner bearing ring 2 completely traversed by an axial bore 9, an outer bearing ring 3 and between the two bearing rings 2, 3 on raceways 5 rolling elements provided by the bearing rings 2, 3 4 comprises, wherein at least the inner bearing ring 2 comprises at least two segments 13 which are radially divisible, and wherein a shaft 10, which penetrates the axial bore 9 of the inner bearing ring 2 and forms a non-rotatable connection with the inner bearing ring 2 when the inner Bearing ring 2 is connected to the shaft 10. In order to improve the connection between the shaft 10 and the inner bearing ring 2, the shaft 10 has a uniformly large diameter D1 in an axial region 11, which is intended to accommodate the roller bearing, and the axial bore 9 has a diameter D1 at its axial ends 8.3, 8.4 Diameter D2, which is greater than the diameter D3 of the axial bore 9 centrally between its axial ends 8.3, 8.4. Alternatively, the axial bore 9 can have a uniformly large diameter D1 'and the axial area 11 of the shaft 10, which is intended for receiving the roller bearing 1, has a diameter D2' at its axial ends 8.85, 8.6 which is smaller than the diameter D3 'between these axial ends 8.5, 8.6.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung befasst mit einer aus einer Welle und einem Wälzlager gebildeten Lageranordnung, insbesondere mit der Verbindung von Wälzlager und Welle.The invention relates to a bearing arrangement formed from a shaft and a roller bearing, in particular with the connection of roller bearing and shaft.
Soll eine Welle drehbar in die Welle einer sie umgebenden Anschlusskonstruktion angeordnet werden, ist es üblich, zwischen Welle und Anschlusskonstruktion ein Lager vorzusehen. Dieses Lager kann Gleitlager oder auch Wälzlager sein. Wälzlager, auf welche sich diese Anmeldung bezieht, weisen allgemein einen inneren Lagerring, einen den inneren Lagerring mit radialem Abstand umgebenden äußeren Lagerring und Wälzkörper auf, die auf von den Lagerringen bereitgestellten Laufbahnen abrollen. Der innere Lagerring wird zwischen seinen axialen Enden von einer Bohrung durchzogen, welche von der Welle durchdrungen wird, wenn die Lageranordnung montiert ist.If a shaft is to be rotatably arranged in the shaft of a connecting structure that surrounds it, it is usual to provide a bearing between the shaft and the connecting structure. This bearing can be a plain bearing or a roller bearing. Rolling bearings to which this application relates generally have an inner bearing ring, an outer bearing ring surrounding the inner bearing ring with a radial spacing, and rolling elements which roll on raceways provided by the bearing rings. The inner bearing ring is traversed between its axial ends by a bore which is penetrated by the shaft when the bearing arrangement is mounted.
Der äußere Lagerring wird in der Regel von einer, der Form des äußeren Lagerrings angepassten Ausnehmung in der Anschlusskonstruktion drehfest aufgenommen. Um den inneren Lagerring mit der Welle drehfest zu verbinden, kann der innere Lagerring zwischen einer Wellenschulter und einer Wellenmutter festgelegt sein. Auch ist es bekannt, den inneren Lagerring auf eine Welle aufzuschrumpfen, indem der innere Lagerring erwärmt und in diesem Zustand auf der Welle positioniert wird, so dass sich nach dem Abkühlen des inneren Lagerrings ein Pressverband zwischen Welle and innerem Lagerring einstellt.As a rule, the outer bearing ring is held in a rotationally fixed manner by a recess in the connecting structure that is adapted to the shape of the outer bearing ring. In order to connect the inner bearing ring to the shaft in a rotationally fixed manner, the inner bearing ring can be fixed between a shaft shoulder and a shaft nut. It is also known to shrink the inner bearing ring onto a shaft by heating the inner bearing ring and positioning it on the shaft in this state so that an interference fit is established between the shaft and the inner bearing ring after the inner bearing ring has cooled down.
Diese Verbindungsarten zwischen innerem Lagerring und Welle werden in der Regel dann angewendet, wenn der jeweilige Lagerring eine geschlossene Ringform hat und nicht befürchtet werden muss, dass das Wälzlager -etwa durch Verschleiß- ausgetauscht werden muss.These types of connection between the inner bearing ring and shaft are usually used when the respective bearing ring has a closed ring shape and there is no need to fear that the rolling bearing will have to be replaced, for example due to wear.
Allerdings gibt es viele Anlagen, deren Standzeiten auf 20 oder mehr Jahre ausgelegt sind, so dass ein verschleißbedingter Austausch von Wälzlagern während der geplanten Standzeiten unvermeidbar ist. Sind dazu die Anlagen und Wälzlager sehr groß, ist es oftmals sehr aufwändig Wälzlager auszutauschen. So kann nicht ausgeschlossen werden, dass zum Austausch von Lagern vorher große und schwere An- und Umbauteile entfernt werden müssen und/oder die gelagerte Welle etwas angehoben werden muss. Besonders aufwändig gestaltet sich solch ein Lagertausch dann, wenn die Anlagen Offshore Anlagen, etwa in der Form von Windkraftanlagen, sind, denn dann sind in der Regel zum Anheben der Welle Schwimmkräne erforderlich.However, there are many systems with a service life of 20 or more years, so that a wear-related replacement of rolling bearings during the planned service life is unavoidable. If the systems and rolling bearings are very large, it is often very time-consuming to replace the rolling bearings. So it cannot be ruled out that large and heavy add-on and conversion parts have to be removed beforehand to replace bearings and / or the supported shaft has to be lifted a little. Such a bearing exchange turns out to be particularly complex if the systems are offshore systems, for example in the form of wind turbines, because then floating cranes are usually required to lift the shaft.
Daher ist man dazu übergegangen, die Lagerringe modular auszubilden.Therefore, one has gone over to design the bearing rings in a modular manner.
Eine solche Anordnung ist in
Haben die aus den halbschalenförmigen Segmenten gebildeten inneren Lagerringe eine große axiale Länge bzw. gehören diese Lagerringe etwa zu den Breitenreihen 240, 241 oder 249, kann ein unerwünschtes Mitdrehen der inneren Lagerringe um die Welle nicht völlig ausgeschlossen werden, wenn das Wälzlager während des Betriebs belastet wird.If the inner bearing rings formed from the half-shell-shaped segments have a large axial length or if these bearing rings belong to rows of widths 240, 241 or 249, undesired rotation of the inner bearing rings around the shaft cannot be completely ruled out if the roller bearing is loaded during operation will.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Betriebsbedingungen ein Mitdrehen von aus Segmenten gebildeten inneren Lagerringen auf der Welle auszuschließen.The invention is therefore based on the object of preventing inner bearing rings formed from segments from rotating on the shaft under operating conditions.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 5 entnehmbar.This object is achieved with the features specified in claim 1. Advantageous designs and developments of the invention can be found in
Hat die Welle in einem axialen Bereich, der zur Aufnahme des Wälzlagers bestimmt ist, einen einheitlich großen Durchmesser D1, und ist der Durchmesser D2 an den axialen Enden der axialen Bohrung größer dem Durchmesser D3 der axialen Bohrung mittig zwischen deren axialen Enden, oder hat die axiale Bohrung im inneren Lagerring einen einheitlichen großen Durchmesser D1' und hat der axiale Bereich der Welle, welcher zur Aufnahme des Wälzlagers bestimmt ist, an seinen axialen Enden einen Durchmesser D2', der kleiner dem Durchmesser D3' zwischen diesen axialen Enden ist, wird bei Verbinden von Welle und innerem Lagerring an den axialen Enden der Bohrung ein radialer Abstand A geschaffen. Dieser Abstand A kann genutzt wurden, um die Presskräfte, die der aus Segmenten gebildete innere Lagerring auf die Welle ausübt, über die axiale Länge des inneren Lagerrings vergleichmäßigt werden, wenn Kräfte auf den sich durch die Durchmesserunterschiede D1 zu D2 bzw. D1' zu D2' ergebenden Abstand A wirken und diesen Abstand A beseitigen.If the shaft has a uniformly large diameter D1 in an axial area intended for receiving the roller bearing, and the diameter D2 at the axial ends of the axial bore is greater than the diameter D3 of the axial bore centrally between its axial ends, or has the axial bore in the inner bearing ring has a uniform large diameter D1 'and the axial area of the shaft, which is intended to receive the roller bearing, has a diameter D2' at its axial ends, which is smaller than the diameter D3 'between these axial ends is at Connecting the shaft and the inner bearing ring at the axial ends of the bore creates a radial distance A. This distance A can be used to even out the pressing forces that the inner bearing ring formed from segments exerts on the shaft over the axial length of the inner bearing ring when forces are exerted by the Differences in diameter D1 to D2 or D1 'to D2' have an effect on the resulting distance A and eliminate this distance A.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Konturlinie, welche sich zwischen axialen Enden der axialen Bohrung oder den axialen Enden des axialen Bereichs der Welle erstreckt, einen bogenförmigen Verlauf hat, weil sich eine solche Konturlinie nach Wirkung von Kräften auf den Abstand A quasi in einer Rollbewegung an den jeweils anderen Partner anlegt.It is advantageous if a contour line, which extends between the axial ends of the axial bore or the axial ends of the axial region of the shaft, has an arcuate course, because such a contour line appears in a rolling movement after the action of forces on the distance A creates the other partner.
Beeinträchtigungen der Laufbahnen am inneren Lagerring sind ausgeschlossen, wenn das Wälzlager ein zweireihiges Kegel- oder Pendelrollenlager ist und die größten Durchmesser D3, D3' von axialer Bohrung oder dem axialen Bereich zwischen den beiden Rollenreihen von Kegel- oder Pendelrollenlager liegen. Ist die axiale Erstreckung des inneren Lagerrings größer als die axiale Erstreckung des äußeren Lagerrings, werden durch diese axialen Überstände des inneren gegenüber dem äußeren Lagerring ausreichend große Hebelverhältnisse bereitgestellt, um selbst bei massiven inneren Lagerringen eine kraftbedingte, den Abstand A beseitigende Anlage der jeweiligen Partner aneinander herzustellen.Impairments to the raceways on the inner bearing ring are excluded if the roller bearing is a double row tapered or spherical roller bearing and the largest diameters D3, D3 'of the axial bore or the axial area between the two rows of tapered or spherical roller bearings lie. If the axial extent of the inner bearing ring is greater than the axial extent of the outer bearing ring, these axial protrusions of the inner bearing ring compared to the outer bearing ring provide sufficiently large leverage ratios to allow force-related contact between the respective partners, even with massive inner bearing rings, eliminating the distance A to manufacture.
Vorteilhaft ist es, wenn um die axialen Überstände zwischen innerem Lagerring und äußerem Lagerring Spannbänder gelegt sind, die im verbundenen Zustand des jeweiligen Wälzlagers mit der Welle eine Presskraft auf die Überstände ausüben und so die axialen Enden von Bohrung oder des axialen Bereichs der Welle mit dem jeweils anderen Partner in Kontakt bringen.It is advantageous if clamping bands are placed around the axial protrusions between the inner bearing ring and the outer bearing ring, which, when the respective roller bearing is connected to the shaft, exert a pressing force on the protrusions and thus connect the axial ends of the bore or the axial area of the shaft to the bring each other partner in contact.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen:
-
1 eine Lageranordnung im Seitenschnitt, -
2 eine weitere Darstellung gemäß1 , und -
3 eine weitere Ausführungsform einer Lageranordnung
-
1 a bearing arrangement in side section, -
2 a further representation according to1 , and -
3 another embodiment of a bearing arrangement
Wege zum Ausführen der ErfindungWays of Carrying Out the Invention
In
Der innere Lagerring
Da es maßgeblichen auf den geringen radialen Abstand A zwischen Welle
Auch wenn im Zusammenhang mit dieser Anmeldung von Lagerringen
Ferner ist der Darstellung gemäß
Dass in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Wälzlagerroller bearing
- 22
- innerer Lagerringinner bearing ring
- 33
- äußerer Lagerringouter bearing ring
- 44th
- WälzkörperRolling elements
- 5.1 ... 5.n5.1 ... 5.n
- Laufbahncareer
- 6.1, 6.26.1, 6.2
- WälzkörperreiheRolling element series
- 77th
- MittelbordCenter board
- 8.1 ... 8.n8.1 ... 8.n
- axiales Endeaxial end
- 99
- Bohrungdrilling
- 1010
- Wellewave
- 1111th
- axialer Bereichaxial area
- 1212th
- KonturlinieContour line
- 13.1, 13.213.1, 13.2
- Segmentsegment
- 1414th
- ÜberstandGot over
- 1515th
- SpannbandTension band
- 1616
- Schraubescrew
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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DE102020113128.3A DE102020113128A1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Bearing arrangement |
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- 2020-05-14 DE DE102020113128.3A patent/DE102020113128A1/en active Pending
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